DE102022002437A1 - Test device and method for testing a transmission with a test device - Google Patents
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Abstract
Prüfvorrichtung und Verfahren zur Prüfung eines Getriebes mit einer Prüfvorrichtung, aufweisend ein von einem Elektromotor antreibbares Getriebe und eine Bremsvorrichtung,wobei eine Welle der Bremsvorrichtung vom Getriebe angetrieben wird,dadurch gekennzeichnet, dasseine Scheibe, insbesondere Drehscheibe, der Bremsvorrichtung drehfest mit der Welle verbunden ist, insbesondere und aufgesteckt ist auf die Welle,wobei die Bremsvorrichtung einen mit Pulver teilweise befüllten Raumbereich aufweist, der von einer Spule zumindest teilweise umwickelt ist,wobei das Pulver magnetisierbare und/oder ferromagnetische Teilchen aufweist und/oder daraus besteht.Testing device and method for testing a transmission with a testing device, having a transmission that can be driven by an electric motor and a braking device, with a shaft of the braking device being driven by the transmission, characterized in that a disk, in particular a rotary disk, of the braking device is connected to the shaft in a rotationally fixed manner, in particular and is slipped onto the shaft, the braking device having a spatial area partially filled with powder around which a coil is at least partially wound, the powder having and/or consisting of magnetizable and/or ferromagnetic particles.
Description
Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung und Verfahren zur Prüfung eines Getriebes mit einer Prüfvorrichtung.The invention relates to a testing device and a method for testing a transmission with a testing device.
Es ist allgemein bekannt, dass ein Getriebe von einem Elektromotor antreibbar ist und eine Last antreibt.It is generally known that a transmission can be driven by an electric motor and drives a load.
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache und schnelle Prüfung eines Getriebes zu ermöglichen.The invention is therefore based on the object of enabling a simple and rapid testing of a transmission.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Prüfvorrichtung nach den in Anspruch 1 und Verfahren zur Prüfung eines Getriebes mit einer Prüfvorrichtung nach den in Anspruch 6 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, the object is achieved with the testing device according to the features specified in
Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Prüfvorrichtung sind, dass die Prüfvorrichtung ein von einem Elektromotor antreibbares Getriebe und eine Bremsvorrichtung aufweist,
wobei eine Welle der Bremsvorrichtung vom Getriebe angetrieben wird,
wobei eine Scheibe, insbesondere Drehscheibe, der Bremsvorrichtung drehfest mit der Welle verbunden ist, insbesondere und aufgesteckt ist auf die Welle,
wobei die Bremsvorrichtung einen mit Pulver teilweise befüllten Raumbereich aufweist, der von einer Spule zumindest teilweise umwickelt ist,
wobei das Pulver magnetisierbare und/oder ferromagnetische Teilchen aufweist und/oder daraus besteht.Important features of the invention in the testing device are that the testing device has a gear that can be driven by an electric motor and a braking device,
wherein a shaft of the braking device is driven by the gearbox,
wherein a disc, in particular a rotary disc, of the braking device is connected to the shaft in a rotationally fixed manner, in particular and is slipped onto the shaft,
wherein the braking device has a spatial area partially filled with powder, which is at least partially wrapped by a coil,
wherein the powder has and/or consists of magnetizable and/or ferromagnetic particles.
Von Vorteil ist dabei, dass eine schnelle und einfache Prüfung des Getriebes ermöglicht ist. Insbesondere ist ein geräuscharmer Betrieb ermöglicht, weil die Bremsvorrichtung das Bremsmoment aufgrund der an der Scheibe in Reibkontakt kommenden Pulverteilchen erzeugt. Somit ist nur eine geringe Geräuschentwicklung bewirkt. Die Verlustleistung ist außerdem durch Wärme schnell an die Umgebung ableitbar, da das Pulver gut wärmeleitend ausgeführt ist.The advantage here is that the transmission can be checked quickly and easily. In particular, low-noise operation is made possible because the braking device generates the braking torque due to the powder particles coming into frictional contact with the disc. Thus, only a small amount of noise is caused. The power loss can also be dissipated quickly to the environment through heat, since the powder is designed to conduct heat well.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Welle in einem insbesondere mehrstückig ausgeführten Gehäuse der Bremsvorrichtung mittels Lagern, insbesondere Wälzlagern, drehbar gelagert angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass die Bremsvorrichtung eine hohe Standzeit aufweist, insbesondere also ein Dauerbetrieb ermöglicht ist.In an advantageous embodiment, the shaft is rotatably mounted in a multi-part housing of the braking device by means of bearings, in particular roller bearings. The advantage here is that the braking device has a long service life, that is to say in particular continuous operation is made possible.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Spule als Ringwicklung ausgeführt, wobei die Ringwicklung und/oder die Ringachse der Ringwicklung koaxial zur Drehachse der Welle ausgerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Raumberiech mit Feldlinien in vorwiegend axialer Richtung durchströmt ist. Wichtig ist dabei, dass die Feldlinien durch die Scheibe hindurchführen, da diese aus einem ferromagnetischen Material gefertigt ist. Somit reihen sich die Pulverteilchen entlang der Feldlinien auf und erzeugen ein Reibmoment, wenn sie im Reibkontakt mit der Scheibe sind.In an advantageous embodiment, the coil is designed as a ring winding, with the ring winding and/or the ring axis of the ring winding being aligned coaxially with the axis of rotation of the shaft. The advantage here is that the spatial area is flowed through with field lines in a predominantly axial direction. It is important that the field lines pass through the pane, as this is made of a ferromagnetic material. Thus, the powder particles line up along the field lines and generate a frictional torque when in frictional contact with the disc.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Raumbereich von einem insbesondere mehrstückig ausgeführten Begrenzungsteil eingehaust und zur Welle hin mittels einer Dichtung abgedichtet,
insbesondere wobei die Welle durch das Begrenzungsteil hindurchragt. Von Vorteil ist dabei, dass die Pulverteilchen nicht in die Umgebung gelangen können, sondern zurückgehalten werden in dem Raumbereich. Somit werden die Pulverteilchen bei Nicht-Bestromung der Spule infolge der Zentrifugalkraft nach radial außen geschleudert. Sobald jedoch eine Bestromung der Spule ausgeführt wird, positionieren die Pulverteilchen sich entlang der Feldlinien, von denen ein großer Teil durch die Scheibe führen.In an advantageous embodiment, the spatial area is enclosed by a delimiting part, which is in particular made of several pieces, and is sealed off from the shaft by means of a seal.
in particular wherein the shaft protrudes through the limiting part. The advantage here is that the powder particles cannot get into the environment, but are retained in the spatial area. Thus, when the coil is not energized, the powder particles are thrown radially outwards as a result of the centrifugal force. However, as soon as the coil is energized, the powder particles position themselves along the field lines, a large part of which pass through the disc.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird bei Bestromung der Spule mittels des Pulvers ein Bremsmoment über die Scheibe in die Welle eingeleitet,
insbesondere wobei das Bremsmoment proportional zu demjenigen Strom ist, mit welchem die Spule beaufschlagt ist,
insbesondere wenn die Drehzahl der Welle einen konstanten Wert aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Prüfung ausführbar ist, weil der der Spule zugeführte Strom proportional dem von der Bremsvorrichtung erzeugte Bremsmoment ist, wenn die Drehzahl konstant ist. Somit ist durch Vorgabe des Stromes das Bremsmoment steuerbar. Außerdem ist überwachbar, ob die dem Getriebe vom Elektromotor zugeführte Leistung im Rahmen eines zulässigen Maßes abweicht von der Bremsleistung der Bremsvorrichtung oder nicht. Denn das vom Elektromotor erzeugte Drehmoment, also der Quotient aus dem mit der Motorspannung multiplizierten Motorstrom und der Drehzahl muss proportional dem Spulenstrom sein oder darf nur im Rahmen des zulässigen Maßes davon abweichen.In an advantageous embodiment, when the coil is energized by means of the powder, a braking torque is introduced into the shaft via the disk,
in particular where the braking torque is proportional to the current applied to the coil,
especially when the speed of the shaft has a constant value. The advantage here is that a simple test can be carried out because the current supplied to the coil is proportional to the braking torque generated by the braking device when the speed is constant. The braking torque can thus be controlled by specifying the current. In addition, it can be monitored whether or not the power supplied to the transmission by the electric motor deviates from the braking power of the braking device within a permissible extent. Because the torque generated by the electric motor, i.e. the quotient of the motor current multiplied by the motor voltage and the speed, must be proportional to the coil current or may only deviate from it within the permissible range.
Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zur Prüfung eines Getriebes mit einer Prüfvorrichtung sind, dass das Getriebe mit einer ersten Drehzahl betrieben oder angetrieben wird, insbesondere indem ein einen das Getriebe antreibenden Elektromotor speisenden Umrichter die Drehzahl der mit der Welle drehfest verbundenen Rotorwelle des Elektromotors auf die erste Drehzahl hinregelt,
wobei die Spule mit einem insbesondere schrittweise zunehmenden Strom beaufschlagt wird,
insbesondere wobei die ins Getriebe eingeleitete Leistung bestimmt wird, insbesondere aus dem Motorstrom und der Motorspannung des das Getriebe antreibenden Elektromotors,
wobei der Quotient aus der Leistung und dem Produkt des Stromes mit der Drehzahl auf Überschreiten eines zulässigen Maßes an Abweichung überwacht wird.Important features of the method for testing a transmission with a testing device are that the transmission is operated or driven at a first speed, in particular by a converter feeding an electric motor driving the transmission, which increases the speed of the rotor shaft of the electric motor, which is non-rotatably connected to the shaft, to the first regulates speed,
the coil being subjected to a current that increases in particular incrementally,
In particular, the power introduced into the transmission being determined, in particular from the motor current and the motor voltage of the electric motor driving the transmission,
wherein the quotient of the power and the product of the current with the speed is monitored for exceeding an allowable amount of deviation.
Von Vorteil ist dabei, dass eine schnelle und einfache Prüfung des Getriebes bei verschiedenen Drehzahlen und verschiedenen Belastungen ausführbar ist.The advantage here is that the transmission can be tested quickly and easily at different speeds and different loads.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Strom, mit welchem die Spule beaufschlagt, derart schrittweise erhöht wird, dass die zum jeweiligen Schritt gehörende Stromerhöhung von der jeweils zuletzt bestimmten Abweichung abhängt, insbesondere proportional zu ihr ist. Von Vorteil ist dabei, dass bei immer kleiner werdender Abweichung die weitere Stromerhöhung geringer wird und somit eine noch höhere Präzision erreichbar ist.In an advantageous embodiment, the current applied to the coil is increased step by step in such a way that the current increase associated with the respective step depends on the deviation determined last, in particular is proportional to it. The advantage here is that as the deviation becomes smaller and smaller, the further increase in current becomes smaller and thus even greater precision can be achieved.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.Further advantages result from the dependent claims. The invention is not limited to the combination of features of the claims. For the person skilled in the art, there are further meaningful combinations of claims and/or individual claim features and/or features of the description and/or the figures, in particular from the task and/or the task posed by comparison with the prior art.
Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
- In der
1 ist ein schematischer Querschnitt durch den besonders relevanten Teil einer Bremsvorrichtung dargestellt. - In der
2 ist eine Prüfvorrichtung mit einem von einemElektromotor 23antreibbaren Getriebe 20 in Schrägansicht gezeigt, wobei die dieBremsvorrichtung 22 als vomGetriebe 20 angetriebene Last fungiert.
- In the
1 a schematic cross-section through the particularly relevant part of a braking device is shown. - In the
2 a test device with agear 20 that can be driven by anelectric motor 23 is shown in an oblique view, with thebraking device 22 acting as a load driven by thegear 20 .
Wie in
Hierzu weist die Bremsvorrichtung ein Gehäuse auf, in welchem eine mit elektrischem Strom beaufschlagbare Spule 1, insbesondere Spulenwicklung, angeordnet ist.For this purpose, the braking device has a housing in which a
Die Spule 1 ist als Ringspule ausgeführt, wobei die Wicklungsachse, insbesondere Ringachse, koaxial zur Drehachse der Welle angeordnet ist.The
Somit erzeugt die Spule 1 in dem von ihr umwickelten Raumbereich ein im Wesentlichen in axialer Richtung gerichtetes Magnetfeld.The
Die Welle 4 der Bremsvorrichtung ist drehbar gelagert angeordnet. Auf die Welle 1 ist eine Scheibe aus ferromagnetischem Material, insbesondere Stahl, aufgesteckt und mit der Welle 1 drehfest verbunden. Im umwickelten Raumbereich ist ein Pulver angeordnet, das vorzugsweise aus ferromagnetischen oder anderen magnetisierbaren Partikeln besteht. Dieser mit dem Pulver teilweise gefüllter Raumberiech ist zur Umgebung hin, insbesondere in axialer Richtung oder in dazu umgekehrter Richtung, abgedichtet ausgeführt.The
Bei stromloser Spule 1 und Drehbewegung der Welle 4 wird das Pulver infolge der Zentrifugalkraft nach radial außen geschleudert und die Scheibe 3 ist frei drehbar.When the
Bei Bestromung der Spule 1 und Drehbewegung der Welle 4 formen die Pulverteilchen axial gerichtete Ketten zur Durchleitung der Feldlinien. Dabei reichen die Ketten von der stationären Berandung des Raumbereichs bis zur Scheibe 3. Die Scheibe 3 ist vorzugsweise als Drehscheibe ausgeführt, also als Rotationskörper. Somit bewirken die Pulverteilchen ein Reibmoment und somit ein Bremsmoment, welches von der Scheibe 3 in die Welle eingeleitet wird.When the
Das Bremsmoment ist proportional zu dem in die Spule 1 eingeleiteten Strom. Auf diese Weise ist eine einfache Steuerung des Bremsmoments ausführbar.The braking torque is proportional to the current introduced into
Die Welle 4 ist über eine Kupplung 21 mit der abtreibenden Welle des Getriebes 20 drehfest verbunden. Das Getriebe ist vorzugsweise als einstufiges Parallelwellengetriebe ausgeführt. Alternativ sind aber auch andere Getriebe verwendbar. Die eintreibende Welle des Getriebes 20 ist von einem Elektromotor 23 antreibbar, insbesondere mittels eines Riemens oder einer Kette.The
Durch den linear proportionalen Zusammenhang zwischen dem durch die Spule 1 geleiteten Strom und dem dadurch erzeugten Bremsmoment bei konstanter Drehzahl der Welle, ist eine besonders schnelle und einfache Prüfung des Getriebes ausführbar. Hierzu wird der Motor von einem Umrichter drehzahlgeregelt betrieben, so dass eine jeweilige Solldrehzahl konstant eingehalten wird. Zu jeder Drehzahl wird der durch die Spule 1 geleitete Strom schrittweise erhöht und somit ein entsprechend ansteigendes Bremsmoment aufgebracht. Die vom Umrichter an den Motor gelieferte elektrische Leistung ist ebenfalls zeitlich wiederkehrend bestimmbar, indem die vom Umrichter dem Motor zur Verfügung gestellte elektrische Spannung erfasst wird.A special This allows the gearbox to be checked quickly and easily. For this purpose, the motor is operated by a converter with speed control, so that a respective set speed is constantly maintained. At each speed, the current conducted through the
Die Bremsleistung der Bremsvorrichtung ergibt sich als Produkt aus dem Strom, mit welchem die Spule beaufschlagt ist, und der Drehzahl der Welle, die mittels eines Drehzahlsensors erfasst wird. Die Leistung des das Getriebe antreibenden Motors ergibt sich aus der Multiplikation des Motorstroms mit der Motorspannung, die vom Umrichter dem Elektromotor zur Verfügung gestellt werden, insbesondere und im Umrichter erfasst werden.The braking power of the braking device results from the product of the current applied to the coil and the speed of the shaft, which is detected by a speed sensor. The power of the motor that drives the gearbox results from the multiplication of the motor current by the motor voltage, which is made available to the electric motor by the converter and is recorded in particular in the converter.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird als Elektromotor ein Drehstrommotor verwendet, dessen Rotorwelle drehfest mit der eintreibenden Welle des Getriebes 20 verbunden ist. Vorzugsweise ist eine Kupplung zwischen der eintreibenden Welle und der Rotorwelle zwischenordenbar.In further exemplary embodiments according to the invention, a three-phase motor is used as the electric motor, the rotor shaft of which is connected in a rotationally fixed manner to the input shaft of the
Bezugszeichenlistereference list
- 11
- Spule, insbesondere SpulenwicklungCoil, in particular coil winding
- 22
- Pulverpowder
- 33
- Scheibedisc
- 44
- WelleWave
- 55
- Lagercamp
- 66
- Dichtungpoetry
- 2020
- Getriebetransmission
- 2121
- Kupplungcoupling
- 2222
- Bremsvorrichtungbraking device
- 2323
- Elektromotorelectric motor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- US 20170138819 A1 [0003]US20170138819A1[0003]
- DE 1625784 C [0004]DE 1625784 C [0004]
- DE 1054290 A [0005]DE 1054290 A [0005]
- DE 1775757 A [0006]DE 1775757 A [0006]
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